T-wave alternans: desempenho clínico, limitações, metodologias de análise

Reconhecer com precisão indivíduos com maior risco imediato de morte súbita cardíaca (MSC) ainda é uma questão em aberto. A natureza fortuita dos eventos cardiovasculares agudos não parece se adequar ao conhecido modelo de indução de taquicardia/fibrilação ventricular por um gatilho em sincronia a um substrato arritmogênico estático. Quanto ao mecanismo da MSC, uma instabilidade elétrica dinâmica explicaria melhor a raridade da associação simultânea de um gatilho certo a um substrato cardíaco apropriado. Diversos estudos tentaram medir essa instabilidade elétrica cardíaca (ou um equivalente válido) em uma sequência de batimentos cardíacos no ECG. Dentre os mecanismos possíveis podemos citar o prolongamento do QT, dispersão do QT, potenciais tardios, alternância de onda T ou T-wave alternans (TWA), e turbulência da frequência cardíaca. Este artigo se atém em particular ao papel da TWA no panorama atual da estratificação de risco cardíaco. Os achados sobre TWA ainda são heterogêneos, variando de um desempenho prognóstico muito bom até um quase nulo, dependendo da população clínica observada e protocolo clínico usado. Para preencher as atuais lacunas no conhecimento sobre TWA, profissionais médicos e pesquisadores devem explorar melhor as características técnicas das diversas tecnologias disponíveis para a avaliação de TWA e atentar ao fato de que os valores de TWA respondem a diversos outros fatores, além de medicamentos. Informações sobre mecanismos celulares e subcelulares da TWA estão fora do escopo deste artigo, mas são referenciados alguns dos principais trabalhos sobre este tópico, com o intuito de auxiliar no entendimento dos conceitos e fatos cobertos neste artigo.

Comparison of Quantitative T-Wave Alternans Profiles of Healthy Subjects and ICD Patients

Background: Current relevance of T-wave alternans is based on its association with electrical disorder and elevated cardiac risk. Quantitative reports would improve understanding on TWA augmentation mechanisms during mental stress or prior to tachyarrhythmias. However, little information is available about quantitative TWA values in clinical populations. This study aims to create and compare TWA profiles of healthy subjects and ICD patients, evaluated on treadmill stress protocols. Methods: Apparently healthy subjects, not in use of any medication were recruited. All eligible ICD patients were capable of performing an attenuated stress test. TWA analysis was performed during a 15-lead treadmill test. The derived comparative profile consisted of TWA amplitude and its associated heart rate, at rest (baseline) and at peak TWA value. Chi-square or Mann-Whitney tests were used with p values <= 0.05. Discriminatory performance was evaluated by a binary logistic regression model. Results: 31 healthy subjects (8F, 23M) and 32 ICD patients (10F, 22M) were different on baseline TWA (1 +/- 2 mu V; 8 +/- 9 mu V; p < 0.001) and peak TWA values (26 +/- 13 mu V; 37 +/- 20 mu V; p = 0,009) as well as on baseline TWA heart rate (79 +/- 10 bpm; 67 +/- 15 bpm; p < 0.001) and peak TWA heart rate (118 +/- 8 bpm; 90 +/- 17 bpm; p < 0.001). The logistic model yielded sensitivity and specificity values of 88.9% and 92.9%, respectively. Conclusions: Healthy subjects and ICD patients have distinct TWA profiles. The new TWA profile representation (in amplitude-heart rate pairs) may help comparison among different research protocols. Ann Noninvasive Electrocardiol 2009;14(2):108-118.

T-wave alternans: desempenho clínico, limitações, metodologias de análise

Reconhecer com precisão indivíduos com maior risco imediato de morte súbita cardíaca (MSC) ainda é uma questão em aberto. A natureza fortuita dos eventos cardiovasculares agudos não parece se adequar ao conhecido modelo de indução de taquicardia/fibrilação ventricular por um gatilho em sincronia a um substrato arritmogênico estático. Quanto ao mecanismo da MSC, uma instabilidade elétrica dinâmica explicaria melhor a raridade da associação simultânea de um gatilho certo a um substrato cardíaco apropriado. Diversos estudos tentaram medir essa instabilidade elétrica cardíaca (ou um equivalente válido) em uma sequência de batimentos cardíacos no ECG. Dentre os mecanismos possíveis podemos citar o prolongamento do QT, dispersão do QT, potenciais tardios, alternância de onda T ou T-wave alternans (TWA), e turbulência da frequência cardíaca. Este artigo se atém em particular ao papel da TWA no panorama atual da estratificação de risco cardíaco. Os achados sobre TWA ainda são heterogêneos, variando de um desempenho prognóstico muito bom até um quase nulo, dependendo da população clínica observada e protocolo clínico usado. Para preencher as atuais lacunas no conhecimento sobre TWA, profissionais médicos e pesquisadores devem explorar melhor as características técnicas das diversas tecnologias disponíveis para a avaliação de TWA e atentar ao fato de que os valores de TWA respondem a diversos outros fatores, além de medicamentos. Informações sobre mecanismos celulares e subcelulares da TWA estão fora do escopo deste artigo, mas são referenciados alguns dos principais trabalhos sobre este tópico, com o intuito de auxiliar no entendimento dos conceitos e fatos cobertos neste artigo.

T-wave alternans predicts mortality in a population undergoing a clinically indicated exercise test.

Eur Heart J. 2007 Oct;28(19):2332-7. Epub 2007 Jul 25.

The effects of hypocalcemia on spatial alternans and ventricular fibrillation studied with the optical mapping technique

The heart is a wonderful but complex organ: it uses electrochemical mechanisms in order to produce mechanical energy to pump the blood throughout the body and allow the life of humans and animals. This organ can be subject to several diseases and sudden cardiac death (SCD) is the most catastrophic manifestation of these diseases, responsible for the death of a large number of people throughout the world. It is estimated that 325000 Americans annually die for SCD. SCD most commonly occurs as a result of reentrant tachyarrhythmias (ventricular tachycardia (VT) and ventricular fibrillation (VF)) and the identification of those patients at higher risk for the development of SCD has been a difficult clinical challenge. Nowadays, a particular electrocardiogram (ECG) abnormality, “T-wave alternans” (TWA), is considered a precursor of lethal cardiac arrhythmias and sudden death, a sensitive indicator of risk for SCD. TWA is defined as a beat-to-beat alternation in the shape, amplitude, or timing of the T-wave on the ECG, indicative of the underlying repolarization of cardiac cells [5]. In other words TWA is the macroscopic effect of subcellular and celluar mechanisms involving ionic kinetics and the consequent depolarization and repolarization of the myocytes. Experimental activities have shown that TWA on the ECG is a manifestation of an underlying alternation of long and short action potential durations (APDs), the so called APD-alternans, of cardiac myocytes in the myocardium. Understanding the mechanism of APDs-alternans is the first step for preventing them to occur. In order to investigate these mechanisms it’s very important to understand that the biological systems are complex systems and their macroscopic properties arise from the nonlinear interactions among the parts. The whole is greater than the sum of the parts, and it cannot be understood only by studying the single parts. In this sense the heart is a complex nonlinear system and its way of working follows nonlinear dynamics; alternans also, they are a manifestation of a phenomenon typical in nonlinear dynamical systems, called “period-dubling bifurcation”. Over the past decade, it has been demonstrated that electrical alternans in cardiac tissue is an important marker for the development of ventricular fibrillation and a significant predictor for mortality. It has been observed that acute exposure to low concentration of calcium does not decrease the magnitude of alternans and sustained ventricular Fibrillation (VF) is still easily induced under these condition. However with prolonged exposure to low concentration of calcium, alternans disappears, but VF is still inducible. This work is based on this observation and tries to make it clearer. The aim of this thesis is investigate the effect of hypocalcemia spatial alternans and VF doing experiments with canine hearts and perfusing them with a solution with physiological ionic concentration and with a solution with low calcium concentration (hypocalcemia); in order to investigate the so called memory effect, the experimental activity was modified during the way. The experiments were performed with the optical mapping technique, using voltage-sensitive dye, and a custom made Java code was used in post-processing. Finding the Nolasco and Dahlen’s criterion [8] inadequate for the prediction of alternans, and takin into account the experimental results, another criterion, which consider the memory effect, has been implemented. The implementation of this criterion could be the first step in the creation of a method, AP-based, discriminating who is at risk if developing VF. This work is divided into four chapters: the first is a brief presentation of the physiology of the heart; the second is a review of the major theories and discovers in the study of cardiac dynamics; the third chapter presents an overview on the experimental activity and the optical mapping technique; the forth chapter contains the presentation of the results and the conclusions.

Angioplastia Coronária no Enfarte Agudo do Miocárdio: Impacto do Timing da Revascularização na Alternância da Onda Ta

Encontra-se bem estabelecido que, na abordagem terapêutica do enfarte agudo do miocárdio (EAM), a trombólise e a angioplastia coronária percutânea (ACTP) permitem diminuir a mortalidade e melhorar o prognóstico, sendo esse benefício tanto maior quanto menor o tempo decorrido entre o evento isquémico e o procedimento terapêutico. No entanto, não está ainda estabelecido qual o impacto que o atraso da implementação dessas terapêuticas tem no desenvolvimento de taquidisritmias ventriculares e por consequência no resultado da alternância da onda T(TWA), que representa um método reconhecido para avaliação da vulnerabilidade ventricular às referidas arritmias. Objectivo: Analisar os resultados da TWA por microvoltagem numa população submetida a ACTP na sequência de EAM e avaliar a influência do timing de revascularização miocárdica nos resultados da TWA. Métodos: Estudámos 79 doentes (67 do sexo masculino; 57 ± 11 anos) consecutivos, admitidos por EAM e sujeitos a revascularização miocárdica por ACTP durante o internamento. A TWA foi avaliada utilizando um aparelho da HeartTwave System (Cambridge Heart, Inc., Bedford, Massachusetts) nos 30 dias pós-EAM. Durante a realização de uma prova de esforço em tapete rolante com protocolo manual, com o objectivo de elevar a frequência cardíaca até aos 110 batimentos por minuto, realizou-se o registo electrocardiográfico através da aplicação de sete eléctrodos standard e outros sete eléctrodos sensores de alta-resolução, especialmente concebidos para redução do «ruído», dispostos segundo as derivações ortogonais de Frank(X,Y, Z). A TWA foi considerada positiva quando se verificou a presença de alternância da onda T de magnitude ³ 1,9 μV de forma consistente e mantida (> 1 minuto), com início para frequências cardíacas < 110 batimentos/minuto ou quando esta alternância se verificou em doentes em repouso. Foi considerada negativa quando se conseguiu obter dados sem artefactos durante pelo menos um minuto, com frequências > 105 batimentos/minuto, sem atingir critério de positividade e indeterminada se não podia ser classificada como positiva ou negativa. Foram excluídos doentes com EAM ou revascularização miocárdica (cirúrgica ou percutânea) prévios, os que apresentavam insuficiência cardíaca congestiva, com fibrilhação auricular, > 10 extrassístoles por minuto, pacemaker definitivo, bradicárdia < 40 bpm, complexos QRS com duração > 130 ms ou sob terapêutica anti-arrítmica. Considerámos como marcador de risco para a ocorrência de eventos arrítmicos ventriculares malignos a presença de TWA positiva ou indeterminada. (TWA «nãonegativa»). Os resultados da TWA foram comparados entre o grupo de doentes submetidos a ACTP nas primeiras 24 horas pós-EAM (Grupo A; n = 45) e o grupo de doentes submetidos a ACTP > 24 horas pós-EAM. (Grupo B; n = 34) Resultados: A TWA foi positiva em 16 doentes (20,2%) e negativa em 56 (70,9%). Em 7 casos (8,9%), o resultado do teste foi considerado indeterminado. A TWA foi «não-negativa» em 29,1% da população. No grupo A a TWA foi “não-negativa” em 9 doentes (20 %) (6 com TWA positiva e três com TWA indeterminada) e negativa em 36 doentes (80 %) e no grupo B foi «não-negativa» em 14 doentes (41%) (10 com TWA positiva e quatro com TWA indeterminada) e negativa em 20 (59 %) (p < 0,05). Não se encontraram diferenças entre os dois grupos no que respeita à fracção de ejecção ventricular esquerda. No seguimento até aos 60 dias após a alta hospitalar não foram documentados eventos arrítmicos ventriculares, síncopes ou óbito. Foram reinternados cinco doentes (7 %) por recorrênciade angor. Conclusões: Numa população de sobreviventes de EAM encontrámos uma prevalência de TWA não negativa de 29 %, apesar da revascularização miocárdica com ACTP. A ACTP, quando efectuada nas primeiras 24 horas após o início do EAM, reduz de forma significativa o número de doentes com TWA não negativa,sugerindo que esta intervenção precoce poderá baixar o risco arrítmico destes doentes e influenciar favoravelmente o prognóstico pós-EAM. O impacto da morte súbita na mortalidade pós-EAM justifica estudos prospectivos de maiores dimensões

Kinetics of atrial repolarization alternans in a free-behaving ovine model.

Kinetics of Atrial Repolarization Alternans. INTRODUCTION: Repolarization alternans (Re-ALT), a beat-to-beat alternation in action potential repolarization, promotes dispersion of repolarization, wavebreaks, and reentry. Recently, Re-ALT has been shown to play an important role in the transition from rapid pacing to atrial fibrillation (AF) in humans. The detailed kinetics of atrial Re-ALT, however, has not been reported so far. We developed a chronic free-behaving ovine pacing model to study the kinetics of atrial Re-ALT as a function of pacing rate. METHODS: Thirteen sheep were chronically implanted with 2 pacemakers for the recording of broadband right atrial unipolar electrograms and delivery of rapid pacing protocols. Beat-to-beat differences in the atrial T-wave apex amplitude as a measure of Re-ALT and activation time were analyzed at incremental pacing rates until the effective refractory period (ERP) defined as stable 2:1 capture. RESULTS: Atrial Re-ALT appeared intermittently but without periodicity, and increased in amplitude as a function of pacing rate until ERP. Intermittent 2:1 atrial capture was observed at pacing cycle lengths 40 ms above ERP, and increased in duration as a function of pacing rate. Episodes of rapid pacing-induced AF were rare, and were preceded by Re-ALT or complex oscillations of atrial repolarization, but without intermittent capture. CONCLUSION: We show in vivo that atrial Re-ALT developed and increased in magnitude with rate until stable 2:1 capture. In rare instances where capture failure did not occur, Re-ALT and complex oscillations of repolarization surged and preceded AF initiation. (J Cardiovasc Electrophysiol, Vol. 23, pp. 1003-1012, September 2012).

Determination of 5-aminosalicylic acid in pharmaceutical formulations by square wave voltammetry at pencil graphite electrodes

An analytical method for the determination of the anti-inflammatory drug 5-aminosalicylic acid (5-ASA) in pharmaceutical formulations using square wave voltammetry at pencil graphite electrodes was developed. After the optimization of the experimental conditions, calibration curves were obtained in the linear concentration range from 9.78 × 10-7 to 7.25 × 10-5 mol L-1 resulting in a limit of detection of 2.12 ± 0.05 x 10-8 mol L-1. Statistical tests showed that the concentrations of 5-ASA in commercial tablets and enemas obtained with the proposed voltammetric method agreed with HPLC values at a 95% confidence level.

Brazilian offshore wave climate based on NWW3 reanalysis

This paper provides a description of the wave climate off the Brazilian coast based on an eleven-year time series (Jan/1997-Dec/2007) obtained from the NWW3 operational model hindcast reanalysis. Information about wave climate in Brazilian waters is very scarce and mainly based on occasional short-term observations, the present analysis being the first covering such temporal and spatial scales. To define the wave climate, six sectors were defined and analyzed along the Brazilian shelf-break: South (W1), Southeast (W2), Central (W3), East (W4), Northeast (W5) and North (W6). W1, W2 and W3 wave regimes are determined by the South Atlantic High (SAH) and the passage of synoptic cold fronts; W4, W5 and W6 are controlled by the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and its meridional oscillation. The most energetic waves are from the S, generated by the strong winds associated to the passage of cold fronts, which mainly affect the southern region. Wave power presents a decrease in energy levels from south to north, with its annual variation showing that the winter months are the most energetic in W1 to W4, while in W5 and W6 the most energetic conditions occur during the austral summer. The information presented here provides boundary conditions for studies related to coastal processes, fundamental for a better understanding of the Brazilian coastal zone.

Evaluation of left ventricular diastolic echocardiographic parameters in healthy dogs by pulsed-wave Doppler

Left ventricular diastolic dysfunction plays an important role on heart failure progression. In order to obtain additional reference values of left ventricular diastolic parameters and investigate influence of common variables, peak E wave (peak E), peak A wave (peak A), E/A ratio (E/A), E wave deceleration time (EDT) and isovolumic relaxation time (IRVT) were studied in 40 clinically healthy dogs, by pulsed wave Doppler. The following values were obtained: peak E = 0.747 ± 0.117 m/s, peak A = 0.487 ± 0.062 m/s, E/A = 1.533 ± 0.198, EDT = 88.7 ± 9.2 ms and IRVT = 0.080 ± 0.009 s. Some parameters were influenced by heart rate (peak E, peak A and IRVT), by age (peak A and E/A) and by body weight (TRIV). Gender influence was absent. Values obtained can be used as reference for canine specimens but its interpretation should consider on the influence of related variables.

Matter-wave two-dimensional solitons in crossed linear and nonlinear optical lattices

The existence of multidimensional matter-wave solitons in a crossed optical lattice (OL) with a linear optical lattice (LOL) in the x direction and a nonlinear optical lattice (NOL) in the y direction, where the NOL can be generated by a periodic spatial modulation of the scattering length using an optically induced Feshbach resonance is demonstrated. In particular, we show that such crossed LOLs and NOLs allow for stabilizing two-dimensional solitons against decay or collapse for both attractive and repulsive interactions. The solutions for the soliton stability are investigated analytically, by using a multi-Gaussian variational approach, with the Vakhitov-Kolokolov necessary criterion for stability; and numerically, by using the relaxation method and direct numerical time integrations of the Gross-Pitaevskii equation. Very good agreement of the results corresponding to both treatments is observed.